食品化学

一、绪论

1.食品化学研究的主要内容是什么？

食品化学是从化学角度和分子水平研究食品的组成、结构、理化性质、生理和生化性质、营养和功能性质以及它们在食品储藏、加工和运销中的变化的学科。

二、水

1.简述水在食品中的重要作用

食品中水的含量、分布和存在状态对食品的外观、质地、风味和保藏性关系极其密切。

水具有高熔点、高沸点、高介电常数、高热容量、高相变热等特点，对于食品加工烹调过程具有重要影响。

2.低水分活度能抑制食品化学变化的机理？（不确定）

低水分活度可以延缓酶促反应和非酶反应的发生，减少营养成分降解，保持风味和色泽。

3.结合水和自由水在性质上的差别

束缚水/结合水与自由水的不同：

1)不易蒸发

2)不易冻结

3)不能作为溶剂

4)不能参与化学反应

5)不能为微生物所利用

自由水则具有上述的各种能力。

4.液体水密度最大值的温度？为什么会出现这种情况？

液态水在3.98℃时密度最大。

原因：液态水时，一个H2O 分子周围H2O 分子数大于4 个，随温度升高，H2O 水

分子距离不断增加，周围分子数增多。在0℃~3.98℃时，随温度升高，周围水分子数增多占主要地位，密度增大。在3.98℃~100℃随温度升高，水分子之间距离增大占主要地位，密度减小。

5.简述水分活度的概念，并说明三种常用水分活度的测定方法

水分活度是指食品中水的蒸气压与同温下纯水的饱和蒸气压的比值。Aw=P/Po

测定水分活度可以采用冰点降低法、相对湿度传感器法和恒定相对湿度平衡室法。（三种常用水分活度的测定方法有：1）扩散法、2）水分活度仪法、3）冰点下降法）

6.什么是滞后现象，什么是滞后环，影响滞后现象的因素

水分回吸等温线和解吸等温线之间的不一致被称为滞后现象。

滞后环：水分回吸等温线和解吸等温线之间所形成的环形结构。（不确定）

影响滞后现象的因素：食品品种、温度、除去水分和加入水分时食品发生的物理变化、解吸的速度、解吸过程中水分除去的程度。

7.分子流动性的影响因素

【分子流动性指的是与食品储藏期间的稳定性和加工性能有关的分子运动形式，它涵盖了以下分子运动形式：由分子的液态移动或机械拉伸作用导致其分子的移动或变型；由化学电位势或电场的差异所造成的液剂或溶质的移动；由分子扩散所产生的布朗运动或原子基团的转动；在某一容器或管道中反应物之间相互移动性，还促进了分子的交联、化学的或酶促的反应的进行。】

分子流动性主要受水合作用大小及温度高低的影响，水分含量的多少和水与非水成分之间作用，决定了所有的处在液相状态成分的流动特性，温度越高分子流动越快；另外相态的转变也可提高分子流动性。

8.简要说明水分活度Aw比水分含量能更好的反应食品的稳定性的原因

食品的水分含量和它的腐败性之间存在着一定的关系，然而，现已发现不同类型的食品虽然水分含量相同，但是它们的腐败性显著不同，因此，仅仅水分含量不是一个腐败性的可靠指标，出现这种情况的部分原因是水与非水成分缔合强度上的差别。水的活度能反映水与各种非水成分缔合的强度，所以Aw比水分含量能更好的反应食品的稳定性、安全和其他性质。

三、碳水化合物

1.非酶褐变对食品质量的影响

1)非酶褐变反应中产生二大类对食品色泽有影响的成分

2)非酶褐变反应可产生需要或不需要的风味

3)非酶褐变反应产物对食品氧化有一定的抗氧化能力，尤其是防止食品中油脂的氧化

较为显著

4)非酶褐变降低了食品的营养性（氨基酸的损失、糖及VC等损失、蛋白质营养性降

低）

5)非酶褐变产生有害成分

2.什么叫淀粉的老化？在食品工艺上有何影响

老化：α-淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。

在食品工艺上，粉丝的制作，需要粉丝久煮不烂，应使其充分老化，而在面包制作上则要防止老化，这说明淀粉老化是一个很现实的研究课题。

3.直链，支链淀粉化学结构特点是什么

直链淀粉：由D-吡喃葡萄糖通过α－1，4糖苷键连接起来的链状分子。

支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖通过α-1，4和α-l，6两种糖苷键连接起来的带分枝的复杂

大分子。

4.什么是糊化，正常食品条件加工下对淀粉颗粒的影响是什么

淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，胶束则全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。

影响：在正常的食品加工条件下，淀粉颗粒吸水膨胀，直链淀粉分子扩散到水相，形成淀粉糊，随着温度的升高，粘度升高，在95℃恒定一段时间后，粘度下降。

5.影响淀粉老化的因素

（1）淀粉的种类（2）淀粉的浓度。（3）无机盐的种类。（4）食品的pH值。（5）温度的高低6）冷冻的速度。（7）共存物的影响。

6.碳水化合物吸湿性和保湿性在食品中的作用

碳水化合物的亲水能力大小是最重要的食品功能性质之一，碳水化合物结合水的能力通常称为保湿性。根据这些性质可以确定不同种类食品是需要限制从外界吸入水分或是控制食品中水分的损失。另一种情况是控制水的活性。

7.非酶褐变反应的影响因素和控制方法

影响因素：1）糖类与氨基酸的结构；2）温度和时间；3）食品体系中的pH值；4）食品中水分活度及金属离子；5）高压的影响

控制方法：（1）降温：降温可减缓化学反应速度；（2）水分含量：10-15%的含水量最容易发生褐变，奶粉要求含水量低于3%。（3）pH：改变pH值，降低pH值是控制褐变方法之一。（4）原料选择：使用不易发生褐变的糖类，可用蔗糖代替还原糖。（5）亚硫酸处理.（6）发酵法和生物化学法；（7）降低成品浓度，适当降低产品浓度，也可降低褐变速率；（8）钙盐，钙可与氨基酸结合成不溶性化合物，有协同SO2防止褐变的作用。

8.什么是焦糖化反应，其一般反应过程和产物

无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，糖发生脱水与降解，生成深色物质的过程，称为焦糖化反应。

过程及产物：

脱水:

分子双键

裂解:

裂解挥发性的醛、酮缩合或聚合深色物质

9.什么是美拉德反应，美拉德反应的机理

美拉德反应（羰氨反应）：指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素和某些风味物质的非酶褐变反应。

反应机理：

初期阶段羰氨缩合

分子重排醛糖重排

酮糖重排

中期阶段脱胺缩水

脱胺重排

氨基酸降解

末期阶段醇醛缩合

聚合

10.什么是低聚果糖，主要是具有哪些生理活性（不确定）

低聚果糖又称蔗果低聚糖，是由1～3个果糖基通过β(2—1)糖苷键与蔗糖中的果糖基结

合生成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖等的混合物。

生理功能：（1）双向调节体内菌群，防止便秘；（2）降低血脂；（3）促进维生素的合成；

（4）保护肝脏；（5）促进Ca、Mg、Fe等矿物质吸收；（6）防止肥胖；（7）防止龋齿；

（8）美容作用

四、脂类

1.油脂在自氧化过程中有何产物

答：①在引发期它的产物为游离基；②链传播中的产物为过氧化游离基和氢过氧化物，同时还有新的游离基产生；③终止期，各种游离基和过氧化物游离基互相聚合形成环状或无环的二聚体或多聚体。

2.简述油脂的特点及其在食品工业上的作用

答：（1）特点：①高热量化合物；②携带有人体必需的脂溶性维生素；③可以溶解风味物质；④可增加食物饱感；（2）在食品工业上的作用：①作为热交换物质；②可作造形物质；

③用于改善食品的质构。

3.油脂有哪几种晶型，各有什么特点举例

4.简述引起油脂酸败的原因，类型和影响

答：①原因：在贮藏期间因空气中的氧气，日光、微生物、酶等作用。②类型：水解型酸败、酮型酸败、氧化型酸败；③影响：产生不愉快的气味，味变苦涩，甚至具有毒性。

5.影响食品中脂类氧化速率的因素有哪些

温度；氧浓度；水分活度；脂肪酸组成；游离脂肪酸含量；乳化剂；表面面积；物理状态与玻璃化转变

6.简述控制油脂氧化的措施

1)温度: 温度越高氧化越快

2)水分活度：单分子水层时氧化速度最慢

3)脂肪酸组成：不饱和脂肪酸易于氧化。

4)引发剂（光、辐射、金属离子等）

5)氧浓度：光敏氧化的情况与自动氧化不同

6)游离脂肪酸含量：游离脂酸的空间位阻小于脂肪。

7)乳化剂：影响脂的分散状态和氧化的溶入。

8)表面面积：与氧接触的机会。

9)物理状态与玻璃化转变：玻璃态分子运动被冻结，扩散受到抑制。

7.请简要说明影响脂肪同质多晶晶型形成的因素

答：纯度温度冷却速度晶核的存在和溶剂的类型（降温条件、晶核、搅拌状态、工艺手段）

8.脂类的功能特性有哪些

脂类化合物是生物体内重要的能量储存形式，体内每克脂肪可产生大约39.7kJ的热量。

机体内的脂肪组织具有防止机械损伤和防止热量散发的作用。磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要物质。脂类化合物是脂溶性维生素的载体和许多活性物质的合成前体物质，并提供必需脂肪酸。在食品中脂类化合物可以为食品提供滑润的口感，光洁的外观，赋予加工食品特殊的风味。脂类化合物在食品的加工或储存过程中所发生的氧化、水解

等反应，还会给食品的品质带来需宜的和不需宜的影响。此外，过高的脂肪摄入量也会带来一系列健康问题，例如增加了患肥胖症、心血管疾病、癌症的风险。

9.油脂的塑性主要取决于哪些因素

（1）油脂的晶型：油脂为β′型时，塑性最好，因为β′型在结晶时会包含大量小气泡，从而赋予产品较好的塑性；β型结晶所包含的气泡大而少，塑性较差。（2）熔化温度范围：从开始熔化到熔化结束的温度范围越大，油脂的塑性也越好。（3）固液两相比：油脂中固液两相比适当时，塑性最好。固体脂过多，则形成刚性交联，油脂过硬，塑性不好；液体油过多则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。

10.油炸过程中油脂的化学变化

11.试述油脂氢化及意义

油脂氢化定义：油脂氢化是三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。

油脂氢化分类：油脂氢化分为全氢化和部分氢化，当油脂中所有双键都被氢化后，得到全氢化脂肪。

油脂氢化过程：油脂的氢化是不饱和液体油脂和被吸附在金属催化剂表面的原子氢之间的反应。反应包括三个步骤：首先，在双键的任何一端形成碳--金属复合物；接着这种中间复合物与催化剂所吸附的氢原子反应，形成不稳定的半氢化态，此时只有一个烯键

与催化剂连接，因此可以自由旋转；最后这种半氢化物与另一个氢原子反应，同时和催化剂分离，形成饱和的产物。

油脂氢化意义：油脂经氢化后其稳定性增加，颜色变浅，风味改变，便于运输和贮运，可以制造起酥油、人造奶油等。

12.叙述反式脂肪及其食品安全性

五、蛋白质

1.简述蛋白质的变性及其影响因素

蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为变性作用。变性的实质是蛋白质分子次级键的破坏引起二级、三级、四级结构的变化。

蛋白质变性的影响因素有：热、辐射、超声波、剧烈振荡等物理因素，还有酸、碱、化

学试剂、金属盐等化学因素。

2.简述蛋白质在食品加工和贮藏中发生的物理，化学和营养变化

3.蛋白质成胶反应主要有哪些因素

答：①从泡沫中排出一半液体体积的时间②泡沫在一定时间内踏下来的高度③在泡沫中放一重物后踏下来的高度

4.蛋白质的空间结构可分为几种类型，稳定这些结构的主要化学键分别有哪些

答：（1）蛋白质的空间有一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。

（2）主要化学键有：氢键、疏水键、二硫键、盐键、范德华力。

5.扼要叙述蛋白质的一，二，三和四级结构

6.论述蛋白质对食品色香味的影响

在食品加工工业中加入蛋白质，可能会产生不同的风味物质。

（1）蛋白质的苦味：

水解蛋白质和发酵成熟的干酪有时具有明显的苦味；牛奶变质呈苦味均是由于蛋白质水解产生了苦味的短链多肽和氨基酸的缘故。

（2）蛋白质的异味：

醛、酮、醇、酚和氧化脂肪酸可以产生豆腥味、哈味、苦味或涩味，当它们与蛋白结合时，在烧煮和咀嚼后会释出而令人反感。

（3）天然蛋白质衍生物的甜味：

氨基酸及其二肽衍生物和二氨查耳酮衍生物两类甜味剂已经投入工业化生产。它们是由本来不甜的非糖天然物质经过改性加工成为高天度的安全甜味剂。

（4）风味结合：

油料种子蛋白和乳清浓缩蛋白由于一些异味成分的存在，例如醛、酮、醇、酚和脂肪酸氧化物，能够与蛋白质结合，使之在烹煮时不易挥发完全，在咀嚼时能感觉出豆腥味、哈味、苦味和涩味。

7.什么是蛋白凝胶化

蛋白质的胶凝作用是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。

六、酶

1.为什么水果从未成熟到成熟是一个又硬变软的过程

答：未成熟的水果是坚硬的，因为它直接与原果胶的存在有关，而原果胶酯酸与纤维素

或半纤维结合而成的高分子化合物，随着水果的成熟，原果胶在酶的作用下，逐步水解为有一定水溶性的果胶酯酸，所以水果也就由硬变软了

2.酶的化学本质是蛋白质，它和一般催化剂有哪些特点

答：①极高的催化效率②高度的专一性③酶易变性④酶活性的可调控性⑤酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关。

3.常见果胶酶有那三种，主要应用于什么

答：有果胶脂酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。

主要应用于澄清果汁和对蛋白质保色保味。

4.酶促褐变的条件，控制褐变的方法

答：(1)条件：①要有底物存在；②多酚氧化酶要活；③与空气接触；

（2）办法：①加热处理，70-95℃ 7 秒钟；②调节pH 值，通常在pH3以下不发生褐变；

③加抑制剂，SO2和亚硫酸氢钠；④排气或隔离空气。

5.影响酶反应速度的因素有哪些

答：①底物浓度的影响；②酶浓度的影响；③温度的影响；④PH 的影响；⑤酶原的激活和激活剂；⑥酶的抑制作用和抑制剂。

6.简述酶的辅助因子分类及在酶促反应中的应用

酶的辅助因子包括：金属离子和辅酶，辅酶又分为辅基和辅底物。金属离子和酶结合，形成金属酶，例如，细胞内含量最多的K＋能激活许多酶，就是通过和酶结合，从而引起酶分子构象变化，使之变为更有活性的形式。辅酶是有机化合物，往往是维生素或维生素的衍生物。在没有酶存在的情况下，它们也能起到催化剂的作用。与酶结合紧密的称为辅基，而结合较为疏松的称为辅底物。常见的辅酶有：辅酶Ⅰ（NAD+）、辅酶Ⅱ（NADP+）,是由维生素烟酰胺或烟酸衍生而成，与酶结合疏松；FMN和FAD是氧化/还原反应的辅基；还有参与磷酸转移反应的辅酶ADP；参与共价催化作用的TPP等。

7.影响酶促反应的因素

影响酶催化反应的因素：①底物浓度的影响②pH对酶促反应的影响③水分活度对酶活力的影响④温度对酶反应速率的影响⑤酶浓度对反应速率的影响⑥激活剂对酶反应速率的影响⑦抑制剂对酶催化反应速率的影响⑧其他因素的影响：高电场脉冲及超高压-适温技术影响酶的活性。

8.固定化酶的评价指标和性质

固定化酶的评价指标：①固定化酶的活力回收②固定化酶的偶联率③固定化酶的半衰期固定化酶的性质：①固定化酶活力大多数情况下比天然酶小，其专一性也可能发生变化；而往往固定化酶的稳定性要较天然酶强。②固定化酶的最适条件发生变化，一般要比固定以前提高。③固定化酶的米氏常数发生变化，大多数固定化酶要高于游离酶

9.论述蛋白酶在食品工业中的应用现状，举例详加说明

10.论述固定化酶和游离酶的优缺点，说明固定化酶在食品工业中的应用情况